纳米流控封隔器胶筒一级蜂窝骨架承压分析

摘要

多层级蜂窝结构相比单级蜂窝结构而言有着强度高、断裂韧度好的优势,更适合作为纳米流控封隔器胶筒的骨架结构。鉴于此,通过数值模拟的方法研究了静态压缩载荷作用下一级橡胶蜂窝结构的变形模式,以及胞元参数对一级橡胶蜂窝骨架承压性能的影响规律。研究结果表明:随着压缩比的增大,一级橡胶蜂窝骨架同样经历弹性变形区、平台区、密实化区3个阶段,且与其零级基元蜂窝骨架进入平台区、密实化区时的压缩比相同,但一级橡胶蜂窝骨架在平台区的上表面平均接触压力是其零级基元蜂窝骨架的2.1倍;一级橡胶蜂窝骨架上表面平均接触压力随胞元边长比l_(1)/l的增大呈现先增大后减小趋势,当l_(1)/l为0.3时达到最大值;一级橡胶蜂窝骨架的承压能力随胞元壁厚边长比的增大呈线性增强、随胞元高度增加呈指数下降;将模拟结果进行拟合,得到压缩比ε为0.2、胞元边长比l_(1)/l为0.3时,橡胶蜂窝骨架上表面平均接触压力与胞元参数关联式。研究结果可为纳米流控封隔器胶筒蜂窝骨架的设计提供数据及理论支持。